Kalander zur Verarbeitung von thermoplastischen Kunststoffen

Abstract

 Um Materialbahnen aus thermoplastischen Kunststoffen zumindest in Dicken zwischen 100 µm und 12 mm mit einer einzigen, gekühlte Kalanderwalzen (3,4,9,11) aufweisenden Einrichtung herstellen zu können, ist die Einrichtung in einen Unterrahmen (1) und einen Oberrahmen (2) unterteilt, wobei der Oberrahmen (2) relativ zum Unterrahmen (1) zwischen zwei Betriebsstellungen verstellbar ist. Von dem vorzugsweise einer Breitschlitzdüse (12) direkt nach­geordneten Einlaufwalzenpar (3,4) ist eine der beiden Einlaufwalzen (3) im Unterrahmen (1) und die andere (4) im Oberrahmen (2) angeordnet. Der Einlaufwalze (3) des Unterrahmens (1) ist dadurch in einer Betriebsstellung die obere Einlaufwalze (4) und in der anderen eine Glättleiste (5) zugeordnet, die am Oberrahmen (2) vor­gesehen ist und vorzugsweise eine Luftaustrittsdüse aufweist. Der Oberrahmen (2) ist bevorzugt mit einem Schlitten (6) angeordnet, der in einer Gleitführung (7) des Unterrahmens (1) verschiebbar ist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Kalander zur Verarbeitung von thermoplastischen Kunststoffen zu Materialbahnen, insbesondere zu Barrierefolien für die Lebensmittelver­packung, unter Verwendung von vorzugsweise gekühlten Kalanderwalzen, wobei der Achsabstand eines Einlauf­walzenpaares verstellbar ist und eine der beiden Einlauf­walzen in einem Unterrahmen und die andere in einem Ober­rahmen angeordnet ist, der relativ zum Unterrahmen ver­stellbar ist. Mit einer derartigen Einrichtung wird die insbesondere aus einer Breitschlitzdüse kommende thermo­plastische Masse bevorzugt unter Kühlung zu Material­bahnen gewalzt. Die Zahl und Anordnung weiterer Kalander­walzen richtet sich dabei nach produktabhängigen Kriterien, die natürlich unter anderem auch den Einlauf­walzenspalt bestimmen. Derartige Kalander sind beispiels­weise den DE-A 20 06 680, 26 39 447, der DE-B-22 01 630 oder der FR-A-1 569 613 zu entnehmen.

[0002] Ein besonderes Problem liegt dabei darin, daß der Dicken­bereich der erzeugbaren Materialbahnen eine untere Grenze von etwa 600 µm nicht unterschreiten kann, wenn die Kalanderwalzen auch Materialbahnen bis zu 12 mm und mehr verarbeiten sollen. Es ist ein allgemein bekanntes Problem, besonders dünne Folien in gleichmäßiger Dicke zu erzeugen, und hiezu sind eigens Einrichtungen ent­wickelt worden.

[0003] Die Erfindung hat es sich nun zur Aufgabe gestellt, einen Kalander der eingangs genannten Art zu schaffen, mittels dem Materialbahnen zumindest in einem Dicken­bereich von 100 µm bis 12 mm herstellbar sind.

[0004] Erfindungsgemäß wird dies nun dadurch gelöst, daß der Oberrahmen eine Glättleiste aufweist, wobei der Einlauf­walze des Unterrahmens in den beiden Betriebsstellungen entweder die obere Einlaufwalze oder die Glättleiste zugeordnet ist.

[0005] Durch die wahlweise Kombination der Einlaufwalze des Unterrahmens mit der Einlaufwalze des Oberrahmens oder der Glättleiste lassen sich gemäß der gestellten Auf­gabe Materialbahnen zumindest von einem Dickenbereich um 100 µm bis 12 mm herstellen. Dabei erfolgt die Fertigung der Materialbahen mit einer Dicke von etwa 600 µm bis 12 mm in üblicher Weise durch die Verwendung des Einlauf­walzenpaares, während die besonders dünnen Material­bahnen zwischen 100 µm und 600 µm durch die Zuordnung der Glättleiste zur Einlaufwalze des Unterrahmens erzeugbar sind. Dabei steht der jeweils nicht verwendete Anpreßteil des Oberrahmens in einer Ruheposition.

[0006] In einer ersten Ausführung ist vorgesehen, daß der Ober­rahmen einen Schlitten aufweist, der in einer Gleit­führung des Unterrahmens verschiebbar ist. Hierdurch wird eine besonders einfache Verstellung zwischen den beiden Betriebsstellungen erzielt. Diese Umrüstung wird dabei wesentlich erleichtert, wenn die Gleitführung auf dem Unterrahmen um eine zu seiner Einlaufwalze parallele Achse schwenkbar ist.

[0007] In einer weiteren Ausführung ist vorgesehen, daß im Oberrahmen eine zweite Kalanderwalze um eine parallele Achse schwenkbar gelagert ist. Demzufolge ist die Betriebsstellung, in der das Einlaufwalzenpaar einge­setzt wird, für die Durchführung der Materialbahn durch die Walzen des Oberrahmens etwa im gesamten Dicken­bereich zwischen 600 µm bis 12 mm geeignet.

[0008] Eine weitere Ausführung, die den unmittelbaren Anschluß des Kalanders an die Extrusionsdüse erlaubt, sieht vor, daß die Glättleiste an einem Pendelrahmen schwenkbar aufgehängt ist. Dadurch kann die Glättleiste in der Betriebsstellung des Einlaufwalzenpaares, in der sie In Richtung der Extrusionsdüse zu verschieben ist, aus dem Materialbahnniveau entfernt werden.

[0009] Bevorzugt ist die Glättleiste mit einer Luftaustritts­düse versehen und kann auf dem Pendelrahmen höhenver­stellbar angeordnet sein, wodurch in Anpassung an die Materialbahndicke eine Anpressung an die Einlaufwalze des Unterrahmens ausschließlich durch die von einem Gebläse durch die Düse ausgeblasene Luft erfolgt, sodaß der Anpreßdruck besonders leight einstellbar ist und wesentlich kleiner als bei einem Walzenpaar gewählt werden kann. Die aus der Düse austretende Luft dient dabei gleichzeitig auch zur Kühlung der Materialbahn.

[0010] Im Unterrahmen sind bevorzugt im Anschluß an die Einlauf­walze mehrere Kalanderwalzen vorgesehen, sodaß auch in der Betriebsstellung des Einlaufwalzenpaares eine noch­malige Wahlmöglichkeit besteht, indem die Materialbahn durch die Walzen des Oberrahmens oder durch die Walzen des Unterrahmens geführt wird. Dabei kann in beiden Walzensätzen jede Walze einzeln mittels eines thyristor­gesteuerten Gleichstromgetriebemotors angetrieben werden. Hiezu können zwei Antriebsmöglichkeiten vorgesehen sein: Im Synchronlauf wird eine vom Leitantrieb (Einlaufwalze des Unterrahmens) vorgegebene Antriebsgeschwindigkeit synchron auf die Folgeantriebe übertragen. Wenn sich die Antriebsgeschwindigkeit am Leitantrieb ändert, so ändern sich auch die Geschwindigkeiten der Folgean­triebe in der gleichen Größe. Bei Einzellauf wird, wie beim Synchronlauf, eine Antriebsgeschwindigkeit vorge­geben. Zusätzlich läßt sich die Antriebsgeschwindigkeit jeder Chromwalze über ein Potentiometer einzeln abändern, um Materialschrumpfungen auszugleichen. In jedem der beiden Regelungszustände kann man einzelne Walzen zu- und abschalten.

[0011] Die Fig. 1 - 3 zeigen schematische Ansichten des erfindungsgemäßen Kalanders in der ersten Betriebs­ stellung als Walzwerk (Fig. 1), in der zweiten Betriebs­stellung als Glättwerk (Fig. 2) und in einer geöffneten Übergangsstellung (Fig. 3) zur Darstellung der Verstell­barkeit des Kalanders.

[0012] Ein erfindungsgemäßer Kalander weist einen Unterrahmen 1 und einen Oberrahmen 2 auf, dessen Auflagebereich als Schlitten 6 ausgebildet ist. An der Oberseite des Unterrahmens 1 ist eine Gleitführung 7 vorgesehen, die um eine Achse 8 hochschiebbar ist.

[0013] Im Unterrahmen 1 sind eine Einlaufwalze 3 und dieser nachgeschaltet mehrere gekühlte Kalanderwalzen 11 vor­gesehen. Der Einlaufwalze 3 zugeordnet ist auch im Oberrahmen 2 eine Einlaufwalze 4 angeordnet, an die sich eine weitere Kalanderwalze 9 anschließt. Einlauf­richtungsseitig ist am Oberrahmen 2 ein Pendelrahmen 10 angelenkt, der am unteren Ende eine Glättleiste 5 trägt. Sowohl die Glättleiste 5 als auch der Pendelrahmen 10 sind mittels geeigneter Verstelleinrichtungen in Richtung der in Fig. 1 gezeigten Doppelpfeile B, C bewegbar. Die Kalanderwalze 9 des Oberrahmens 2 ist in Armen 14 gelagert, die in Richtung des Doppelpfeiles D verschwenkbar sind.

[0014] In der von Fig. 1 gezeigten Betriebsstellung für die Produktion von Materialbahnen mit einer Dicke zwischen 600 µm und mindestens 12 mm ist im Nahbereich eine Breitschlitzdüse 12 des Extruders angeordnet. Der Oberrahmen 1 ist auf der Gleitführung 7 in seine in der Zeichnung rechte Endstellung verschoben, in der die Achsen der Walzen 9, 4 des Oberrahmens und der Einlauf­walze 3 des Unterrahmens 1 in einer Ebene liegen. Die am Pendelrahmen 10 angeordnete Glättleiste 5 ist dabei in eine obere Stellung angehoben, sodaß sie oberhalb der Breitschlitzdüse 12 in einer Ruheposition Platz findet. In dieser Betriebsstellung läßt der Kalander dabei noch die Möglichkeit offen, die Materialbahn über die beiden Walzen des Oberrahmens 2 oder über die einzelnen zuschaltbaren Walzen des Unterrahmens 1 zu führen. Wie aus Fig 3 ersichtlich, sind einzelne Kalanderwalzen 11 im Unterrahmen 1 verstellbar gelagert, ebenso auch die Kalanderwalze 9 des Oberrahmens 2, die auf den Armen 14 angeordnet ist.

[0015] Für die Herstellung von sehr dünnen Materialbahnen, etwa in einer Dicke zwischen 100 µm und 600 µm, ist die Ver­wendung als übliches Kalanderwalzwerk gemäß Fig. 1 nicht möglich. Hiezu wird die Einrichtung in die in Fig. 2 gezeigte Position bebracht, wobei der gesamte Oberrahmen 2 auf der Gleitführung 7 nach links verschoben wird. Anschließend wird die Glättleiste 5 abgesenkt und der Pendelrahmen 10 sowie die Glättleiste 5 selbst in die erforderliche Winkellage verschwenkt. Da die Glättleiste 5 bevorzugt eine Luftaustrittsdüse erhält, der von einem Gebläse Luft zugeführt wird, kann die durch die Luft erfolgende Anpressung und Glättung der aus der benach­barten Breitschlitzdüse 12 austretenden Materialbahn (Pfeil A) sehr fein reguliert werden. Gleichzeitig kühlt die austretende Luft auch das Material, sodaß die nach­folgende Umschlingung zumindest der Einlaufwalze 3 des Unterrahmens 1 keine Störungen und Schwierigkeiten ver­ursacht.

[0016] Von besonderer Bedeutung ist die Erfindung für die Her­stellung von Barrierefolien. Solche Folien bestehen aus mehreren Schichten thermoplastischer Kunststoffe, wobei die Deckschichten beispielsweise Polystyrol (PS), Poly­äthylen (PE), Polypropylen (PP) und Ethylvinylalkohol (EVOH) sein können. Eine Schicht der Folie dient dazu, um eine Barriere zu bilden. So verhindert beispiels­weise PE den Austritt von Wasserdampf und damit das Austrocknen des Inhalts etwa von Joghurtbechern. EVOH bildet eine Barriere für Sauerstoff, welcher somit nicht zum verpackten Gut durchdringen und dieses chemisch verändern kann. Dicke und Zusammensetzung von Barriere­ folien variieren je nach dem Anwendungszweck sehr stark, wobei aus Qualitätsgründen der Einsatz von Kalandern bei der Herstellung erwünscht ist, soferne die Dicke der Folien dies überhaupt zuläßt. Gerade bei der Herstellung von Barrierefolien wird man somit von der durch die Erfindung geschaffenen Möglichkeit Gebrauch machen, ohne große Umrüstungen immer dann Kalander einzusetzen, wo dies möglich ist, und bei Unterschreitung der hiefür notwendigen Mindestdicke der Folien ausschließlich die Gleitleiste einzusetzen.

Ansprüche

1. Kalander zur Verarbeitung von thermoplastischen Kunststoffen zu Materialbahnen, insebesondere zu Barrierefolien für die Lebensmittelverpackung, unter Verwendung von vorzugsweise gekühlten Kalanderwalzen, wobei der Achsabstand eines Einlaufwalzenpaares ver­stellbar ist und eine der beiden Einlaufwalzen in einem Unterrahmen und die andere in einem Oberrahmen angeordnet ist, der relativ zum Unterrahmen verstell­bar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Oberrahmen (2) eine Glättleiste (5) aufweist, wobei der Einlauf­walze (3) des Unterrahmens (1) in den beiden Betriebs­stellungen entweder die obere Einlaufwalze (4) oder die Glättleiste (5) zugeordnet ist.

2. Kalander nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Oberrahmen (2) einen Schlitten (6) aufweist, der in einer Gleitführung (7) des Unterrahmens (1) verschiebbar ist.

3. Kalander nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitführung (7) auf dem Unterrahmen (1) um eine zu seiner Einlaufwalze (3) parallele Achse (8) schwenkbar ist.

4. Kalander nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Oberrahmen (2) eine zweite Kalanderwalze (9) um eine parallele Achse schwenkbar gelagert ist.

5. Kalander nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Glättleiste (5) an einem Pendelrahmen (10) schwenkbar aufgehängt ist.

6. Kalander nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekenn­zeichnet, daß die Glättleiste (5) eine Luftaustritts­düse aufweist.

7. Kalander nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekenn­zeichnet, daß die Glättleiste (5) höhenverstellbar auf dem Penelrahmen (10) angeordnet ist.

Zeichnung